隧道涌滲水地段噴射混凝土施工

楊曉旭

【摘要】在隧道施工中，地下水發(fā)育將直接影響噴射混凝土施作效果，通過加強作業(yè)人員勞動保護，規(guī)范噴射工藝，做好引排水，增設鋼絲網(wǎng)等輔助措施，可以有效提高噴射混凝土施工作業(yè)效率，增強噴射效果。本文以譚家寨隧道為例總結分析了隧道涌滲水地段噴射混凝土施工的作業(yè)方法和注意事項。

【關鍵詞】涌滲水；隧道；噴射混凝土；施工；

一、 前言

隧道采用新奧法施工時，噴射混凝土作為錨噴初期支護的重要受力部分，對隧道圍巖穩(wěn)定特別是在二次襯砌施作之前的穩(wěn)定起著至關重要的作用。隧道涌滲水給錨噴支護尤其是噴射混凝土帶來很大的施工難度，而錨噴支護的及時與否直接影響施工安全和工程進度。因此如何作好噴射混凝土的施工，成為涌滲水地段隧道施工的關鍵。

二、 譚家寨隧道概況

譚家寨隧道位于滬蓉國道主干線支線重慶忠縣至墊江高速公路第A3合同段，雙洞分離式，左洞起止里程為ZK84+808.107～ZK87+182.345，全長2374.238m。右洞起止里程為K84+800～K87+175，全長2375m。隧道前進方向下坡。

該隧道地下涌滲水量大，最大涌滲水為：10m長度內(nèi)涌滲水量約165m3/h。涌滲水特點為：涌水多為地下裂隙水，在開挖初期涌水量最大，隨時間逐漸減弱（涌水量一般在10至15天后減至50 m3/h及以下，持續(xù)一個月后逐漸變?yōu)榈螡B水），隨著隧道開挖的掘進，涌滲水主要集中在掌子面50m～100m范圍內(nèi)。

由于涌滲水量較大，隧道開挖后必須立即進行初期支護（通常Ⅴ、Ⅳ級段及斷層破碎帶圍巖受涌滲水影響在12小時內(nèi)逐漸失穩(wěn)，Ⅲ級圍巖在涌滲水影響下2～3天即有可能失穩(wěn)），隧道襯砌支護參數(shù)見表01。

表01 隧道襯砌支護參數(shù)

項 目 洞口加強段及斷層帶 Ⅴ級圍巖 Ⅳ級圍巖 Ⅲ級圍巖

初期支護 C20噴射砼 20cm 20cm 15cm 10cm

Φ6.5鋼筋網(wǎng) @15×15cm @15×15cm @20×20cm —

加勁措施 16B工字鋼拱 @80cm 鋼格柵拱 @80cm — —

系統(tǒng)錨桿 @80×80cm

L=3.5m @80×80cm

L=3.5m @100×100cm

L=3.0m @120×100cm

L=2.5m

圍巖穩(wěn)定情況：Ⅴ級、Ⅳ級圍巖段及斷層破碎帶圍巖節(jié)理發(fā)育，遇水后極易失穩(wěn)，Ⅲ級段自穩(wěn)能力好。譚家寨隧道左洞Ⅴ級、Ⅳ級段及斷層破碎帶共計1239.03m，占該隧道總長的52.2%；右洞Ⅴ級、Ⅳ級段及斷層破碎帶共計1263m，占該隧道總長的53.2%，涌滲水段落主要位于Ⅳ級圍巖，以下介紹均以Ⅳ級圍巖段落施工為例。

噴射機械：該隧道施工采用TK600濕噴機，生產(chǎn)率5m3/h，骨料最大粒徑15mm，C20噴射混凝土坍落度≥10cm，工作風壓0.4～0.6MPa。

噴射效率：該隧道Ⅳ級圍巖全斷面設計C20噴射混凝土3.564m3/m，剛進入涌滲水地段（10米長度內(nèi)涌滲水量超過約150m3/h）時，作業(yè)時間（每循環(huán)進尺1米，不含準備工作和場地清理時間）達4.5小時，平均施工速度為噴射成型混凝土0.79m3/h，混凝土回彈掉塊浪費非常嚴重。

三、 噴射混凝土分析

1、 涌滲水段噴射混凝土效果不理想原因分析

在涌滲水段落，隧道開挖后拱、墻部圍巖表面涌滲水量大、面廣，在新噴射混凝土未凝固前即被涌滲水脹坍，經(jīng)常出現(xiàn)剛噴射的混凝土即被水脹裂沖坍，嚴重影響混凝土噴射效率。

考慮到該隧道進洞段約500米基本無涌滲水，濕噴工藝經(jīng)多次調(diào)整，無水地段噴射混凝土作業(yè)效果較理想。經(jīng)比較，主要分析水對噴射混凝土施工作業(yè)的不利影響：

（1） 作業(yè)條件分析：該隧道噴射混凝土施工采用濕噴工藝，使用液態(tài)速凝劑，接觸后對人體腐蝕較大，無水地段噴射混凝土作業(yè)對人體危害主要為粉塵和混凝土噴濺，有水地段先噴射混凝土的速凝劑被水流帶出，淋灑在噴射作業(yè)人員身上后，易大范圍對人體造成腐蝕，作業(yè)工人的作業(yè)條件變差，都不愿意在涌滲水較大地段噴射作業(yè)。

（2） 初噴混凝土在涌滲水地段，特別是大面積散流段落，噴射混凝土在凝結之前大部分被水流沖刷帶走，初噴效果較差，達不到找平的目的，特別是超挖嚴重處，初噴混凝土效果更差。

（3） 本隧道圍巖節(jié)理發(fā)育，圍巖夾泥層較多，遇水極易軟化，掉塊脫落，在開挖后的拱墻部出現(xiàn)較大的坍落超挖現(xiàn)象，圍巖面不平整，鋼筋網(wǎng)很難密貼圍巖面（初噴混凝土面）掛設，鋼筋網(wǎng)與圍巖面局部地方多出現(xiàn)大于10cm的間隙。當鋼筋網(wǎng)與圍巖之間距離較遠時，先噴射的砼會局部粘結在鋼筋網(wǎng)上且逐漸結大，從而遮擋噴射混凝土噴射到圍巖面，砼噴射成型后在背面容易形成較大的空洞，空洞內(nèi)積水形成水壓，如果水量達到一定程度時，就會脹裂噴射混凝土或是局部沖刷噴射混凝土。

2、 涌滲水段噴射混凝土施工難點

經(jīng)以上分析，隧道涌、滲水造成作業(yè)條件變差，減弱混凝土的粘結力，對已噴射成型但強度較低的混凝土產(chǎn)生脹力，使之破裂，并且水的流動極易對混凝土造成沖刷，使混凝土不規(guī)則的坍落。因此，在噴射混凝土作業(yè)過程中改善作業(yè)條件，如何有效地引排水，增加混凝土的附著粘結至關重要。

首先，加強作業(yè)工人的勞動保護，對作業(yè)工人全方位防護，無直接外露身體部位，避免帶有速凝劑的水流腐蝕皮膚，穩(wěn)定作業(yè)工人情緒。

其次，在涌、滲水段落，根據(jù)水流大小情況，區(qū)別對待。當水流較集中時，采取集中排水法，將水直接引排至噴射混凝土之外，不改變原有水流路線；當水流為面流時，采取四周圍堵，最后集中一至多處集中引排水；水量較小的滲水段落，通常在噴射混凝土達到一定強度之前積水對噴射混凝土影響較小，可直接采取噴射封堵的方式，對滲水不采取特別措施。

再次，要加強混凝土與鋼筋網(wǎng)、圍巖面、以及各層混凝土之間的粘結力，必要時可調(diào)整鋼筋網(wǎng)格間距或者增加輔助措施。

四、 涌滲水的引排

涌滲水隧道施工，對涌滲水堵排相結合，保持水流通道暢通，避免噴射混凝土作業(yè)對水流產(chǎn)生不利影響。

1、 涌滲水地段開挖時在掌子面進行超前鉆孔探水，每斷面布設不少于3個φ79mm探孔，深30m。當出水壓力較大、夾帶細砂等水流異常時，需進一步預探，不得盲目掘進。

2、 根據(jù)涌水量大小，噴射混凝土作業(yè)之前對集中水流處設置φ50mm～φ100mm硬塑管，將集中水流引到噴射混凝土以外。設置引水管時將集中涌水口擴大成孔，硬塑排水管埋入孔中，根部用麻筋等塞緊，并用速凝砂漿封閉，硬塑管用扎絲固定在鋼筋網(wǎng)或是增設的錨釘上。設置后，集中水流應能全部通過硬塑管流出。噴射混凝土時噴頭不得直接正對硬塑管，應由四周往硬塑排水管噴填。

五、 鋼筋網(wǎng)的加密

1、 受涌滲水影響，開挖后出現(xiàn)局部掉塊、被水沖刷等，極易形成圍巖面不平整或是局部超挖，當超挖嚴重時，回填超挖部位的初噴混凝土相當于是施作素噴混凝土，混凝土噴射效果往往不理想，此時可局部增設鋼筋網(wǎng)（或孔徑為5cm～10cm的鋼絲網(wǎng)，當采用鋼絲網(wǎng)時，需增設φ22鋼筋骨架），從而形成多層鋼筋網(wǎng)，增設鋼筋網(wǎng)須可靠固定在系統(tǒng)錨桿或增設的鋼筋錨釘上。

2、 散流處，噴射混凝土附著效率明顯下降，可在鋼筋網(wǎng)背后增設網(wǎng)孔為5cm～10cm的鋼絲網(wǎng)，增強對混凝土的拉結力，與鋼筋網(wǎng)一道承受噴射混凝土凝固前以及未成環(huán)受力之前的自重。鋼絲網(wǎng)固定在鋼筋網(wǎng)上，綁扎點不少于5點/m2，采用φ1mm扎絲梅花形綁扎。

六、 結束語

涌滲水隧道噴射混凝土施工，通過事先設置硬塑管及軟式透水管，形成水流通道，引排涌滲水，能較理想的減小涌滲水對噴射混凝土的不利影響；再加上增設多層鋼筋網(wǎng)和更小孔徑的鋼絲網(wǎng)，增加噴射混凝土的附著點，能夠有效提高噴射混凝土的施作效率，減少混凝土掉塊，加快噴射混凝土的作業(yè)速度。

參考文獻：

[1] 公路隧道施工技術規(guī)范（JTG F60-2009）